APOSTILA DE GEOLOGIA DO PETRÓLEO 2 2005

7/30/2019 APOSTILA DE GEOLOGIA DO PETRLEO 2 2005

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14. Hidrulica e sedimentao

Todo sedimento siliciclstico resulta da ao de algum agente de transportee deposio, seja ele gua, vento ou fluxo gravitacional. Quando o sedimento transportado e depositado por gua ou vento, a conformao do produto serresultado da maior ou menor expresso de dois fatores centrais: trao e

suspenso.Tambm ter influncia o local onde ocorrem transporte e deposio, se

subareo, subaquoso ou em guas profundas. A trao pode se dar de formaoscilatria, por influncia de ondas, ou em resultado da ao de correntes. Ascorrentes, por sua vez, podem ser unidirecionais ou bidirecionais. As correntesainda podem ser constantes, ou decrescentes, ou inicialmente crescentes edepois decrescentes.

Fluxos gravitacionais de alta densidade podem ser confinados oudesconfinados. Podem ocorrer contendo muita lama, pouca lama, sem lama,afetando areia ou cascalho. Os fluxos podem ainda ser turbulentos de alta oubaixa densidade, laminares ou granulares. H ocasies em que a gua transporta

o sedimento, e outras ocasies em que o sedimento transporta a gua.

Estruturas sedimentares

As estruturas primrias observadas em rochas sedimentares resultam dapreservao de formas de leito, superimpostas ao sedimento do fundo comoresultado da trao hidrulica do fluido sobrejacente, com a concorrncia eventualde suspenso (decantao). Ao se mover, a gua movimenta os gros do fundode forma previsvel, permitindo a reconstituio da ao hidrulica original pelaobservao de seus efeitos. As estruturas secundrias resultam da deformao dosedimento aps sua deposio, por ao mecnica, hidrulica, qumica oubiolgica.

Regime de fluxo inferior a corrente de baixa velocidade, que provocatransporte intermitente dos gros, e capaz apenas de formarestratificaescruzadas e ripples no sedimento do fundo.

Regime de fluxo superior a corrente de alta velocidade, que provocatransporte contnuo dos gros, e capaz de gerar tapetes de trao nosedimento do fundo.

O experimento de Harms et al. (1975), ao passar um fluxo de gua com 20cm de espessura com diferentes velocidades sobre sedimentos de diversasgranulometrias, permitiu estabelecer algumas observaes fundamentais:

Para mover areia fina, necessrio que a gua se mova a pelo menos 15cm/s; para areia mdia, 20 cm/s; para areia grossa, 30 cm/s; para areia muitogrossa, 40 cm/s (Figura 14-1);

Microestratificaes cruzadas, ou ripples se formam quando correntes entre 15

e 55 cm/s passam sobre um fundo de areia fina; ou quando correntes entre 20e 50 cm/s passam sobre um fundo de areia mdia (Figura 14-2). Esta estruturaresulta da ao conjunta de trao e suspenso;

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Areia mdia e grossa submetida a correntes entre 40 e 120 cm/s forma

grandes ripples, de crista reta (estratificao cruzada planar, ou 2D, Figura 14-3) nas velocidades menores e de crista ondulada (estratificao cruzadaacanalada, ou 3D, Figura 14-4) nas velocidades maiores;

O regime de fluxo superior se traduz em laminao plano-paralela, tambm

designada tapetes de trao, com lineaes de partio no topo das lminas,em fundos de areia fina submetidos a velocidades de gua entre 60 e 120 cm/s(Figura 14-5); em fundos de areia mdia a velocidades na faixa de 120 150cm/s; em fundos de areia grossa em torno de 150 cm/s;

Velocidades de gua superiores a 150 cm/s formam antidunas, em que a forma

de leito se desloca no sentido oposto da corrente. Essas formas de leitodificilmente se preservam.

Figura 14-1: Formas de leito geradas experimentalmente pela atuao de um fluxo de gua com 20cm de espessura a diferentes velocidades (Harms et al., 1975).

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Figura 14-2: Ripples de corrente, resultado de trao mais suspenso (Sumner, 2001).

As estruturas sedimentares primrias resultam da interao entre trao esuspenso, e do nvel de energia envolvido no transporte do conjunto gua-sedimento (Tabela 4).

TRAO SUSPENSO FLUXO GRAVITACIONAL

ENERG

IA

Estratificao plano-paralela Camada macia Gradao inversa

Estratificao cruzada Pelitos laminados Gradao normal

Ripples Paraconglomerado

Sem movimento Pelagito

Tabela 4: Resumo do produto da ao de trao, suspenso e fluxo gravitacional sob condiescrescentes de energia.

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Figura 14-3: Estratificao cruzada planar (2D). A, modelo em trs dimenses; B, exemplo real (Paimet al., 2003).

Figura 14-4: Estratificao cruzada acanalada (3D). A, modelo em trs dimenses; B, exemplo real(Paim et al., 2003).

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A

A

A


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Figura 14-5: Estratificao plano-paralela, ou tapetes de trao. A, modelo em trs dimenses; B,exemplo real (Paim et al., 2003). Observar as lineaes de partio no plano de sedimentao.

Figura 14-6: Laminao ondulada cavalgante (climbing ripples) forma estratos com diferentesngulos, conforme a atuao relativa dos processos de trao e suspenso (Sumner, 2001). Qual osentido do movimento da gua?

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A


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15. SISTEMAS DEPOSICIONAIS SILICICLSTICOS CONTINENTAIS ETRANSICIONAIS

Leques aluviais em clima rido

Os leques aluviais em clima rido so depsitos sedimentares grossos, malselecionados e normalmente se desenvolvem como lobos com topo convexo aop de escarpas, que podem ser de falha.

Figura 15-1: vista geral de um leque aluvial em clima rido.

Os processos sedimentares dominantes nos leques aluviais so os fluxosde detritos (debris flows) e os depsitos de inundao (sheetflood deposits). Osprimeiros se caracterizam pela seleo pobre, pela orientao aleatria dosclastos, por serem matriz-suportados e pela ausncia de estruturas sedimentares(Figura 15-2). Os ltimos so moderadamente selecionados, contm clastos

imbricados, so gro-suportados e apresentam gradao normal.

Figura 15-2: Esquemas de fcies verticais dos sedimentos depositados por fluxos de detritos e pordepsitos de inundao.

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Figura 15-3: Exemplos de depsitos de fluxo de detritos (Paim et al., 2003). Como definir a qualidadedestes reservatrios?

Leques aluviais em clima mido

A atuao mais consistente de correntes e torrentes resulta em maior graude organizao, normalmente em barras longitudinais, formadas peloempilhamento de camadas de conglomerado, arenito com estratificao cruzada earenito com laminao plano-paralela (Figura 15-4).

Figura 15-4: Elementos e organizao geral de um leque aluvial de clima mido.

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Sistemas fluviais classificao geral

Os sistemas fluviais podem ser classificados de acordo com a geometriados canais e dos depsitos associados (Figura 15-5).

Os sistemas retilneos tm poucas ou nenhumas curvas e barras;

Os sistemas meandrantes mostram em geral um s canal, bastante sinuoso,construindo barras em pontal;

Os sistemas entrelaados tm um canal principal, ao longo do qual so

construdas barras longitudinais;

Os sistemas anastomosados so formados por mltiplos canais.

Figura 15-5: Classificao geral dos sistemas fluviais.

Sistemas fluviais entrelaadosOs rios entrelaados normalmente experimentam grandes variaes no

regime hidrulico, com cheias fortes e rpidas. Nas cheias, a correnteza tem acapacidade de transportar sedimentos muito grossos, que se acumulam em barras

quando sua fora arrefece. As barras arenosas em sistemas fluviais entrelaadoscompem-se caracteristicamente de uma base erosiva, de um pavimento seixoso,de camadas arenosas com estratificao cruzada tabular ou acanalada, eeventualmente de uma cobertura lamosa (Figuras 15-6 e 15-7). Reservatriosdeste tipo so importantes produtores no Recncavo (Formao Sergi, Juro-Cretceo) e na Bacia Potiguar (Formao Au, Cretceo).

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Retilneo

Entrelaado

Meandrante

Anastomosado


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Figura 15-6: Caractersticas geomtricas e estratigrficas das barras arenosas em sistemas fluviaisentrelaados.

Figura 15-7: Caractersticas geomtricas e estratigrficas das barras arenosas em sistemas fluviaisentrelaados.

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Fm Serra Grande (Ordoviciano/Devoniano Inferior da Bacia do Maranho)


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Sistemas fluviais meandrantesNestes sistemas as correntes so relativamente mais fracas, transportando

sedimentos grossos e finos. Os rios meandrantes, por definio, constroembarras em pontal, construdas nos ramos convexos dos meandros s expensas daeroso nos ramos cncavos (Figura 15-8). As barras em pontal constam em geral

de camadas arenosas com estratificao cruzada na base, gradando parasedimentos mais finos com ripples no topo (Figura 15-9).

Figura 15-8: Mapa esquemtico de um trechodo Rio Mississippi, mostrando a construodas barras em pontal.www.tulane.edu/~mrbc/ENSTFall2001/MissRiver1.JPG

Figura 15-9: Esquema geomtrico e estratigrfico simplificado de uma barra em pontal. Sobre umasuperfcie erosiva acumula-se um depsito convexo de areia fina com estratificao cruzadaacanalada e afinamento para cima. www.uoguelph.ca/~sadura/sedref/sd50.gif

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Sistemas elicosO vento comumente constri dunas de areia fina bem selecionada, com

freqncia bimodal. A areia transportada por rolagem, saltao e suspenso,galgando a face da duna voltada para o vento ( leeside). Na face a sotavento(stoss side), a areia se move por fluxo de gros (Figura 15-11) ou se deposita

diretamente da suspenso. As dunas raramente se preservam, mas quando issoocorre destacam-se pela estratificao cruzada de grande porte (Figura 15-10).Arenitos elicos so bons produtores de petrleo, como na Formao Juru,carbonfero da Bacia do Solimes.

Figura 15-10: Dunas barcanas atuais e da Formao Guaritas (Ordoviciano da Bacia doCamaqu).

Figura 15-11: Processos desedimentao nas dunas elicas(Paim et al., 2003).

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Registro Geolgico

Atual


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Barras de marEste ambiente est sujeito a grandes variaes de energia, pois as mars

no s invertem o sentido da corrente duas vezes ao dia (enchente e vazante)como variam de amplitude conforme a fase da Lua (Figura 15-12). As maioresmars ocorrem na Lua Cheia e na Lua Nova (mar de sizgia), e as mais

moderadas no Quarto Crescente e no Quarto Minguante (mar de quadratura).Em conseqncia, formam-se depsitos de areia fina com estratificao cruzadacom ngulo varivel (tidal bundle, figuras 15-13 e 15-14). Em condiesespeciais, podem se preservar os estratos com estratificaes cruzadas emsentidos opostos que caracterizam a estrutura sedimentar conhecida comoespinha de peixe (herringbone) (Figura 15-15). Na Formao Au, Cretceo daBacia Potiguar, h reservatrios importantes depositados com influncia de mars.

Figura 15-12: Esquema mostrando o efeito combinado da atrao gravitacional do Sol e da Luasobre os oceanos, resultando em mars de maior amplitude quando Sol e Lua esto do mesmolado (Lua Nova) ou em lados opostos (Lua Cheia).http://drake.marin.k12.ca.us/stuwork/rockwater/wavetide/suntide.gif

Figura 15-13: Esquema de uma barra de mar com estratificao cruzada varivel (tidal bundle).As lminas arenosas finas formam ngulos maiores com a horizontal quando a corrente maisforte, como nas mars de sizgia.

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Figura 15-14: Esquema estratigrfico de barras de mar e exemplo real da Formao Rio Bonitoem Cachoeira do Sul RS (Paim et al., 2003).

Figura 15-15: Fotografia de afloramento mostrando estratificao cruzada do tipo espinha de peixe.Formao Rio Bonito, Permiano da Bacia do Paran, BR-282, prximo a Bom Retiro-SC (foto doautor).

Cordes litorneos e ilhas de barreirasSo depsitos arenosos estreitos e alongados, formados prximo ao litoral

em resposta dinmica costeira, somatrio da ao de ondas, correntes e mars.Associam-se comumente a esturios e lagunas (Figuras 15-16 e 15-17).

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Figura 15-16: Esquema generalizado de ilha de barreira, laguna e esturio.

Figura 15-17: Esquema estratigrfico da ilha de barreira, formada por areia fina pela ao deondas e mars (Paim et al., 2003).

Fluxo oscilatrioA ao de ondas forma ripples bidirecionais, com grau de simetria varivel,

nas areias finas do leito marinho raso, a at dez vezes a altura da onda (Figuras15-18, 15-19 e 15-20). As faixas da plataforma profundidade de dezenas demetros esto sujeitas a regimes de ondas muito contrastantes por ocasio detempestades, o que pode originar no sedimento a estratificao cruzadahummocky (Figura 15-21). Esta estrutura se caracteriza por ripples bidirecionais

de maior comprimento de onda e amplitude, truncando ripples bidirecionais demenor comprimento de onda e amplitude (Figuras 15-22, 15-23 e 15-24).

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Litoral Norte do RS

Litoral Sul do RS


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Figura 15-18: A onda provoca nas partculasde gua movimentos circulares, cada vez

menores com a profundidade. Essesmovimentos podem remobilizar o sedimentodo fundo a at metade do comprimento daonda, ou dez vezes a sua altura.

http://geoserv.geology.wmich.edu/dave/otln10.htm

Figura 15-19: Exemplos de ondulaessimtricas formadas em areia fina pela aooscilatria de ondas (Paim et al., 2003).

Figura 15-20: Exemplos de ondulaessimtricas formadas em areia fina pela aooscilatria de ondas (Paim et al., 2003).

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http://geoserv.geology.wmich.edu/dave/otln10.htmhttp://geoserv.geology.wmich.edu/dave/otln10.htmhttp://geoserv.geology.wmich.edu/dave/otln10.htmhttp://geoserv.geology.wmich.edu/dave/otln10.htm


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Figura 15-21: Esquema da estratificao cruzada hummocky. A ao de ondas de tempestadesuperimpe ao sedimento do fundo marcas de comprimento de onda maior do que as provenientes deondas normais (McBride, 2003). So caractersticas desta estrutura os truncamentos dos ripples de

menor comprimento de onda, a convexidade para cima dos ripples de maior comprimento de onda e aintensa bioturbao em rochas sedimentares fanerozicas (Harms et al., 1975).

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Figura 15-22: Exemplo de estratificao cruzada hummocky. Grupo Itaja, Vendiano da Bacia doItaja. BR-470, km 113, Ibirama-SC. Foto do autor.

Figura 15-23: Exemplo de estratificao cruzada hummocky.www.ees.nmt.edu/Geol/classes/geol318/hcs.JPG

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http://www.ees.nmt.edu/Geol/classes/geol318/hcs.JPGhttp://www.ees.nmt.edu/Geol/classes/geol318/hcs.JPG


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Figura 15-24: Aspecto da estratificao cruzada hummocky em testemunho recuperado pela Exxon.Notar as lminas de arenito fino truncadas em baixo ngulo.http://www2.umt.edu/geology/faculty/hendrix/g432/g432_L8.htm

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